耐火纤维在热连轧加热炉上的应用.pdf

第 2 9卷第 2期 2 0 0 8年 4月 能源技术 ENERGY TECHNOI OGY Vo l 2 9 No 2 Ap r 2 0 0 8 耐火纤维在 热连轧加热 炉上 的应用 陈飚 。 侯卫军 ， 万纯杰 ， 杨云凤 ( 济南钢铁集团总公 司， 山东 济南 2 5 0 1 0 1 ) 摘要： 介绍 了济钢热连轧加热炉上存在的问题及 多晶莫来石耐火纤维在济钢热连轧加热炉 上 的应 用效果 。 关键词 ： 多晶莫来石耐火纤维； 步进式加热炉； 应用效果 中图分类号 ： TK1 7 5 文献标识码 ： B 文章编号 ： 1 0 0 5 7 4 3 9 ( 2 0 0 8 ) 0 2 0 1 2 3 - 0 2 Th e Ap pl ica t io n o f Re f r a ct o r y Fa b r ics in Ho t co n t inu o u s Ro l l in g He a t ing Fu r n a ce C HE N B i a o 。 H O U Wle 卜 j i l n。 WA N C h u n - j i e ， Y A N G Y u n - f e n g ( J i n a n I r o n An d S t e e l Gr o u p C o ， J in a n 2 5 0 1 0 1 ， C h in a ) 1 7 0 0 中薄板坯连铸连轧工程项 目是由鞍钢总 承包设计 、 安装和调试的我国第一套完全拥 有 自主 知识产权的国产化重大冶金技术装备项 目， 于 2 0 0 6 年 1 月一次试车成功 ， 产量月月攀高 ， 最高月产量达 2 3 3 5 4 5 4 0 5 万 t ， 为济钢创造了巨大的经济效益。 该项 目的加热炉是 由北京凤凰炉工业公 司设计 的， 炉子有效尺寸长 2 3 3 6 m( 宽) 1 6 5 1T I ， 其中预热段 长 8 8 1 m， 加热段长 8 1 m， 均热段长 7 7 5 m 力 热 钢坯高 1 3 5 ( 1 5 0 )mm， 宽 9 0 0 1 5 0 0 mm， 长 1 2 9 1 5 6 mm， 钢坯出炉温度 1 1 5 0 1 2 5 0 。加热炉 炉型简图参见 图 1 ， 炉子的其他装备还有 ： 装钢机、 出钢机、 装料辊道、 出料辊道 、 装料炉门、 出料炉门及 其炉底步进机械 。 火压 篱 焉 兰 l 预 热 段 加 热 段广 均 热 段 l I IL 。_ _ J F 烧 通 遵 l 图 1 加热 炉炉型结 构简图 但是运行中加热炉也暴露 出了许 多问题 ， 特别 是炉体保温性能差导致炉墙钢板温度过 高变形 、 环 境温度上升以及加热效率低等现象。 首先加热炉采用了长行程 的装钢机 ， 在炉子装 料端留有坯料缓冲的长度， 其目的本来是为连铸机 与轧机之间的协调创造条件。但是在实际生产中发 现 ， 由于加热炉预热段经常处于钢坯半空或全空状 态 ， 预热段炉温升高 ( 有时可达 1 2 5 0 ) ， 而且 随着 钢坯的布料变化波动较大， 导致 炉顶承受高温和热 冲击 ， 使用寿命缩短 ， 炉门使用温度上升 ， 变形严重。 从炉体使用 的耐火材料上看 ， 由于加热炉的炉 顶采用的是粘土可塑料 ， 受热后很容易产生裂纹， 随 着运行时间的持续裂缝越来越大， 导致漏热严重 ( 虽 然也曾采用耐火纤维塞缝但效果不好) ， 特别是当停 炉频繁或炉温波动较大时 ， 炉顶 的使用寿命大大缩 短， 其 中最薄弱的炉顶火压部位 ， 很容易出现坍塌事 故； 济钢热连轧厂的打渣周期又较短( 同类型加热炉 打渣周期一般 9 天， 而济钢热轧厂只用 5天半便出 钢) ， 问题显得更加严峻。加热炉的侧墙采用浇注料 加粘土砖加纤维板复合保温结构， 由于炉墙薄而高 炉温又相对较高， 因此对施工质量要求较高。一旦 施工质量较差 ， 高温炉气很容易沿着胀缝 、 穿过粘土 砖到达炉皮钢板处， 然后再沿炉皮钢板扩散， 导致钢 板变形、 烧坏。加热炉下烧操作通道也因保温不 良 温度高达 1 0 0 多， 给操作带来极大不便。另外， 炉 子内壁耐材黑度小 ， 炉内的传热效果较差 。 由于加热炉的有效长度较短钢坯在炉内的加热 时间受到 了限制， 加上保温不 良导致散热过多， 加热 炉的生产效率受到影响生产中， 为追求产量不得不 1 2 3 维普资讯 陈飚等： 耐火纤维在热连轧加热炉上的应用 提高炉温， 结果不但使得吨钢能耗增加， 而且加热炉 的工况进一步恶化。 加热炉的炉体保温不良是导致这一系列问题的 根本原因， 为了保证加热炉的正常运行和延长运行 寿命， 决定在加热炉内壁用陶瓷纤维加强保温， 包括 在炉顶和炉墙的内壁粘贴多晶莫来石纤维贴块， 加 热段与均热锻之间的大冷床上( 即加热操作通道上 方、 加热炉内的部位) 和炉底铺设含锆纤维棉 。 与传统的耐火隔热材料相比， 莫来石耐火纤维 制成的炉衬热容量小 、 蓄热损失少 ， 特别适用于间歇 作业的工业炉 ， 而且这种 纠维导热系数小保温性能 好， 可减少炉衬的传导热损失。另外， 莫来石耐火纤 维有 良好的柔性 、 弹性和急冷急热性 ， 以及较高的荷 重软化温度和使用温度。所用的 T Y P MF 一1 6 0 0 型莫来石纤维叠块， 尺寸为2 0 0 X1 0 0 5 0 m m 3 。施 工前认真清理被粘贴部位的灰 尘、 污物，铲平烧结 物， 并对炉体表面进行“ 拉毛” 、 “ 凿毛” 处理。完成 清理工序后 ， 在纤维叠块表面和胶粘部位均匀涂上 S P 一2 型高温粘结剂， 采用平推轻轻挤压的方法， 使两者结合 、 粘牢 。其中清理质量直接影响粘贴质 量从而影响到纤维的使用寿命。 采用耐火纤维后加热炉排烟温度平均下降了 1 0 0 K， 炉子热效率至少提高 3 ， 炉子实际单耗下 降0 0 7 5 G J t， 节能效果明显； 加热炉下烧加热通 道内的温度也从原来的 1 0 0 降到了 4 5 ， 炉顶的 环境温度从 6 0 降到 3 0 ， 工作环境有了很大改 善。另外， 多晶莫来石纤维具有良好的热辐射性能； 热容量小， 改造后加热炉的升、 降温响应速度较快， 方便了热工操作， 满足了轧线生产工艺要求。采用 莫来石纤维还可有效地封闭炉体内壁的膨胀缝及裂 纹 ， 阻止炉气 的外窜； 改造后炉墙钢板被烧坏变形 的 情况基本绝迹 ， 打渣时不必再对炉顶、 炉墙的裂缝塞 保温棉 ， 大大缩短 了打渣停炉时间。采用陶瓷纤维， 还可避免 因火焰和烟气对炉顶直接冲刷所造成的急 冷急热 ， 有效延长了炉顶 ( 特别是火压) 的使用寿命 。 改造后炉头、 炉尾冒火的现象减少， 预热段炉温降低 到 1 1 2 0 以下， 延长了炉门使用寿命。 生产实践证明， 采用陶瓷纤维加强加热炉的内 壁保温， 对于加热炉增产、 节能、 提高炉体寿命、 改 善操作环境都有一定效果， 值得总结推广。 ( 上接 第 1 2 2页) 征， 采取改进炉膛过渡区域 的结构的办法， 在耐磨浇 注料以上的中部水冷壁喷涂耐磨合金， 延缓过渡区域 水冷壁管的磨损。经过半年的运行， 发现耐磨合金喷 涂层局部区域发生了碎性脱落， 左、 右后角区域的涂 层磨损较快。耐磨涂层抵挡了颗粒造成的磨损， 增强 了水冷壁的耐磨性， 减少 了水冷壁爆管的频率， 总的 效果较好， 但是要经常维护， 因此维护费用较高。 改造工作又在水冷壁 的整个过渡区域 ( 即耐磨 浇注料上部 4 0 cm的区域里) 的每根水冷壁管上间 断焊接尺寸为 5 0 mmX2 0 mmX6 l 1 2 m 的防磨导流 鳍片( 图 4 ) 。利用防磨导流鳍片， 破坏炉膛水冷壁 过渡区域的流动边界层 ， 让边界层底部 的回流颗粒 速度衰减甚至滞留。在锅炉入炉煤量偏大、 一次风 风压增大时， 过渡区域的涡旋流将移到防磨导流鳍 片的顶部， 水冷壁因脱离涡旋流而得到保护， 3个月 运行表明， 水冷壁管的磨损得到明显改善。当然， 防 磨鳍片也将不断被磨损， 必须定期对防磨导流鳍片 进行修补 ， 不过这种方法维护费用相对较低。 虽然由于结构上的原因， C F B循环流化床锅炉 的磨损是无法避免的， 但是在锅炉的设计制造和运 行管理上采取合适 的措施 ， 应 当可以把这种磨损减 1 2 4 图 4 防磨鳍片布置 图 少到最低程度 。例如， 锅炉设计时采用合理的给煤 布置 、 返料分布及循环控制、 布风方式、 炉膛几何模 型等 ， 尽可能消除影响磨损的因素。在 C F B锅炉的 运行管理上， 控制入炉煤的颗粒分布， 燃煤应该依次 经过